Name: Propriétés électro-Polymer nanoparticules Exposer photothermiques (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-01-08T14:00:01.000+00:00
Duration: 10 min 16 s
Description: Découvrez la synthèse de nanoparticules de polymères conducteurs aux propriétés photothermiques pour la thérapie anticancéreuse. Cette méthode permet d'évaluer leur cytotoxicité et leur potentiel thérapeutique ciblé.

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Ce travail a été financé en partie par le Fonds Texas Emerging Technology (démarrage à la tuberculose), le Programme d&#39;amélioration de Texas State University Research, le Texas State University Bourse de recherche postdoctorale (TC), le Partenariat NSF pour la recherche et l&#39;éducation dans les Matériaux (PREM, DMR-1205670), La Fondation Welch (AI-0045), et National Institutes of Health (R01CA032132).

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Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Dans ce travail, les IP polymères électroactifs ont été synthétisés comme agents potentiels PTT pour le traitement du cancer. La préparation de PN est décrite, en commençant par la synthèse des monomères suivie d&#39;une polymérisation en émulsion. Alors que la préparation des IP en utilisant polymères électroactifs tels que EDOT et pyrrole a été décrit précédemment, ce document décrit la préparation de polymères IP commençant par monomères de conjugaison de longues uniques, ce qui démontre que ce processus peut être ét...

Les polymères électroactifs changent leurs propriétés (couleur, conductivité, la réactivité, volume, etc.) en présence d&#39;un champ électrique. Les temps de commutation rapides, accordabilité, la durabilité, et les caractéristiques légers de polymères électroactifs ont conduit à de nombreuses applications proposées, y compris les énergies de remplacement, capteurs, électrochromiques, et dispositifs biomédicaux. Les polymères électroactifs sont potentiellement utiles comme la batterie et le condensateur électrodes souples, légers. 1 Applications de polymères électroactifs dans les dispositifs électrochromes comprennent des systèmes de réduction de l&#39;éblouissement pour les bâtiments et voitures, lunettes de soleil, lunettes de protection, des dispositifs de stockage optiques, et les textiles intelligents. 2-5 Smart fenêtres peuvent réduire les besoins énergétiques en bloquant les longueurs d&#39;onde spécifiques de la lumière à la demande et de protéger les intérieurs des maisons et des voitures. Les textiles intelligents peuvent être utilisés dans les vêtements pour aider à protéger contre les rayons UV. 6 Les polymères électroactifs ont also commencé à être utilisés dans des dispositifs médicaux. Parmi polymères électroactifs utilisés dans des dispositifs biomédicaux, polypyrrole (PPy), polyaniline (PANI) et le poly (3,4-éthylènedioxythiophène) (PEDOT) sont parmi les plus courantes. Par exemple, ces types de polymères sont couramment utilisés comme transducteurs dans les dispositifs de biocapteurs 7 applications dans l&#39;administration thérapeutique ont également montré des résultats prometteurs. études ont démontré la libération de médicaments et de protéines thérapeutiques à partir de dispositifs préparés à partir de polymères électroactifs. 12/08 Plus récemment, des polymères électro-actifs ont été utilisés comme agents thérapeutiques dans la thérapie photothermique. 13-15 Dans la thérapie photothermique, agents photothermiques doivent absorber la lumière dans le proche -Infrarouge (NIR) région (~ 700 à 900 nm), aussi connu sous le nom de la fenêtre thérapeutique, où la lumière a la profondeur maximale de pénétration dans les tissus, typiquement jusqu&#39;à 1 cm. 16,17 Dans cette gamme, des chromophores biologiques tels que l&#39;hémoglobine , l&#39;hémoglobine oxygénée, lipides, et de l&#39;eau ont peu à pasabsorbance, ce qui permet à la lumière de pénétrer facilement. Lorsque les agents photothermiques absorbent la lumière dans la fenêtre thérapeutique, l&#39;énergie lumineuse est convertie en énergie photothermique. Irvin et ses collaborateurs ont rapporté précédemment bis-EDOT monomères de benzène qui ont été synthétisés en utilisant un couplage de Negishi alcoxy-substitué. 18 couplage de Negishi est un procédé préféré pour la formation de liaisons carbone-carbone. Ce procédé présente de nombreux avantages, y compris l&#39;utilisation d&#39;intermédiaires organiques du zinc, qui sont moins toxiques et ont tendance à avoir une réactivité plus élevée que les autres composés organométalliques utilisés. 19,20 organozinciques sont également compatibles avec un large éventail de groupes fonctionnels sur les organohalogénures. 20 Dans le réaction de couplage de Negishi, un halogénure organique et organométallique sont couplées par l&#39;utilisation d&#39;un catalyseur au palladium (0) comme catalyseur. 20 Dans le travail présenté ici, ce procédé de couplage croisé est utilisé dans la synthèse de 1,4-dialcoxy-2,5-bis ( 3,4-ethylenedioxythienyl) benzemonomères ne (2 BEDOT-B (OR)). Ces monomères peuvent ensuite être facilement polymérisés électrochimiquement ou chimiquement pour produire des polymères qui sont des candidats prometteurs pour une utilisation dans des applications biomédicales. Les procédés classiques pour la préparation de suspensions colloïdales polymères dans des solutions aqueuses pour des applications biomédicales impliquent typiquement la dissolution de polymères en vrac suivie par des techniques d&#39;évaporation nanoprécipitation ou émulsion solvant. 21,22 Afin de produire les IP de poly (BEDOT-B (OR) 2) , une approche bottom-up est démontré ici, où les infirmières praticiennes sont synthétisés par polymérisation en émulsion in situ. La polymérisation en émulsion est un processus qui est facilement extensible et est une méthode relativement rapide pour la préparation NP. 22 études utilisant polymérisation en émulsion pour produire les IP des autres polymères électroactifs ont été rapportés pour PPy et PEDOT. 15,23,24 PEDOT IP, par exemple, ont été préparés en utilisant pulvérisation émulsion polymerization. 24 Cette méthode est difficile à reproduire, et donne généralement des particules plus grosses, de la taille du micron. Le protocole décrit dans cet article explore l&#39;utilisation d&#39;une méthode goutte-ultrasons pour préparer reproductible IP polymère de 100 nm. Dans ce protocole, polymères électroactifs adaptés à absorber la lumière dans la région NIR similaire à poly indiqué précédemment (BEDOT-B (OR) 2) sont synthétisés et caractérisés de démontrer leur potentiel dans des dispositifs électrochromes et comme agents des PTT. Tout d&#39;abord, le protocole pour la synthèse des monomères par un couplage de Negishi est décrite. Les monomères sont caractérisés par RMN et la spectroscopie UV-Vis-NIR. La préparation de suspensions colloïdales NP par polymérisation oxydative de l&#39;émulsion dans un milieu aqueux est également décrite. La procédure est basée sur un procédé de polymérisation en émulsion en deux étapes décrit précédemment par Han et al., Qui est appliqué sur les différents monomères. Un système à deux tensio-actif estutilisé pour contrôler la monodispersité NP. Un dosage de la viabilité des cellules est utilisée pour évaluer cytocompatibilité des infirmières praticiennes. Enfin, le potentiel de ces IP pour agir en tant que transducteurs PTT est démontrée par irradiation avec un laser NIR.

<table><tbody><tr><td>Électrode de travail en platine de 2 mm de diamètre</td><td>CH Instruments</td><td>CH102</td><td>Poli à l’aide de papier de verre très fin</td></tr><tr><td>3,4-éthylènedioxythiophène</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>483028</td><td>Purifié par distillation sous vide</td></tr><tr><td>3-(4,5-Diméthylthiazol-2-yl)-2,5-Diphényltétrazolium bromure (MTT) 98 %</td> <td>Alfa Aesar</td><td>L11939</td><td></td></tr><tr><td>505 Sonic Dismembrator</td><td>Fisher Scientific&trade; &nbsp ;</td><td>FB505110</td><td>pointe de 1/8" et évalué à 500 °C. watts</td></tr><tr><td>Diode laser 808 nm</td><td>ThorLabs</td><td>L808P1WJ</td><td>Puissance nominale 1 W</td></tr><tr><td>Acétonitrile anhydre 99 %</td><td>Acros</td><td>61022-0010</td><td></td></tr><tr><td>Avanti J-26 XPI</td><td>Beckman Coulter</td><td>393127</td><td></td></tr><tr><td>Bromohexane 98 %</td><td>MP Biomedicals</td><td>202323</td><td></td></tr><tr><td>Dialyse (100 000) MWCO</td><td>SpectrumLabs</td><td>G235071</td><td></td></tr><tr><td>Diméthyl sulfoxyde 99 % (DMSO)</td><td>BDH</td><td>BDH1115</td><td></td></tr><tr><td>diméthylformamide anhydre (DMF) 99 %</td><td>Acros</td><td>326870010</td><td></td></tr><tr><td>Dodécylbenzènesulfonate (DBSA)&nbsp ;</td><td>TCI</td><td>D0989</td><td></td></tr><tr><td>Dulbecco' s Eagle medium modifié (DMEM)&nbsp ;</td><td>Corning</td><td>10-013 CV</td><td></td></tr><tr><td>EMS 150 TES Vernis cathodique</td><td>Microscopie électronique Sciences</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Éthanol (EtOH) 100 %</td><td>BDH</td><td>BDH1156</td><td></td></tr><tr><td>4-bromobutyrate d’éthyle (98 %)</td><td>Acros</td><td>173551000</td><td></td></tr><tr><td>Acétate d’éthyle 99 %</td><td>Fisher</td><td>UN1173</td><td></td></tr><tr><td>Sérum fœtal bovin (FBS)</td><td>Corning</td><td>35-010-CV</td><td></td></tr><tr><td>Helios NanoLab 400</td><td>FEI</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Hexane</td><td>Fisher</td><td>H306-4</td><td></td></tr><tr><td>Acide chlorhydrique (HCl)</td><td>Fisher</td><td>A142-212</td><td></td></tr><tr><td>Hydroquinone 99,5 %</td><td>Acros</td><td>120915000</td><td></td></tr><tr><td>Hydrozine anhydre 98 %</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>215155</td><td></td></tr><tr><td>Galss Delta</td><td>Technologies</td><td>CG-41IN-CUV</td><td>4-8 &Omega ;/sq</td></tr><tr><td>Chlorure de fer 97 % FeCl3</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>157740</td><td></td></tr><tr><td>Sulfate de magnésium (MgSO4)</td><td>Fisher</td><td>593295</td><td>Sec à 100 &#176 ; C</td></tr><tr><td>SKOV-3</td><td>ATCC</td><td>HTB-26</td><td></td></tr><tr><td>Méthanol</td><td>BDH</td><td>BHD1135</td><td></td></tr><tr><td>n-Butlithium (2,5 M)&nbsp ;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>230707</td><td>Pyrophoric</td></tr><tr><td>Poly(styrenesulfonate-co-malic acid) (PSS-co-MA) 20 000 MW</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>434566</td><td></td></tr><tr><td>Carbonate de potassium</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>209619</td><td>Séché à 100 &#176 ; C</td></tr><tr><td>Hydroxyde de potassium</td><td>Alfa Aesar</td><td>A18854</td><td></td></tr><tr><td>Iodure de potassium</td><td>Fisher</td><td>P410-100</td><td></td></tr><tr><td>RO-5 Tireuse</td><td>IKA-Werke</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SC4000 Caméra IR</td><td>FLIR</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Synergy H4 Hybrid Reader</td><td>Biotek</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Perchlorate de tétrabutylammonium (TBAP) 99 %</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>3579274</td><td>Purifié par recristallisation dans de l’acétate d’éthyle</td></tr><tr><td>Tétrahydrofurane anhydre (THF) 99 %</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>401757</td><td></td></tr><tr><td>tétrakis(triphénylphosphine) palladium(0)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>216666</td><td>Thermomixeur sensible à l’humidité</td></tr><tr><td></td><td>Eppendorf</td><td></td><td></td></tr> USB <tr><td>potentiostat/galvanostat</td><td>WaveNow</td><td>AFTP1</td><td></td></tr><tr><td>Zetasizer Nano Zs</td><td>Arrangement optique Malvern</td><td></td><td>175&#176 ;</td></tr><tr><td>Chlorure de zinc (1 M) ZnCl2</td><td>Acros</td><td>370057000</td><td></td></tr></tbody></table>

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Electroactive Polymer Nanoparticles Exhibiting Photothermal Properties

Une méthode de synthèse de polymères électroactifs est démontrée, en commençant par la synthèse de monomères de conjugaison étendue à l’aide d’un processus en trois étapes qui se termine par le couplage de Negishi. Le couplage Negishi est un processus de couplage croisé dans lequel un précurseur chimique est d’abord lithié, suivi d’une transmétallation avec du ZnCl2. Le composé organozincique résultant peut être couplé à un précurseur aromatique dibromé pour donner le monomère conjugué. Les films polymères peuvent être préparés par électropolymérisation du monomère et caractérisés à l’aide de la voltampérométrie cyclique et de la spectroscopie ultraviolet-visible-proche infrarouge (UV-Vis-NIR). Les nanoparticules (NP) sont préparées par polymérisation en émulsion du monomère à l’aide d’un système à deux tensioactifs pour produire une dispersion aqueuse des NP polymères. Les NP sont caractérisés à l’aide de la diffusion dynamique de la lumière, de la microscopie électronique et de la spectroscopie UV-Vis-NIR. La cytocompatibilité des NP est étudiée à l’aide du test de viabilité cellulaire. Enfin, les suspensions NP sont irradiées avec un laser NIR afin de déterminer leur efficacité en tant que matériaux potentiels pour la thérapie photothermique (PTT).

Le protocole de réaction donnant M1 et M2 est illustrée à la figure 1. Les monomères peuvent être caractérisées par 1 H et 13 spectroscopie RMN C, point de fusion et analyse élémentaire. Le spectre RMN 1 H présente des informations concernant la connectivité des atomes et leur environnement électronique; Ainsi, il est couramment utilisée pour vérifier que les réactions ont été accomplies avec succès. Réactions de couplage...

Un protocole est présenté pour la synthèse et la préparation de nanoparticules constituées de polymères électroactifs.

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A method for the synthesis of electroactive polymers is demonstrated, starting with the synthesis of extended conjugation monomers using a three-step ...

L’objectif global de ce protocole est de préparer des nanoparticules de polymères conductrices qui présentent des propriétés photothermiques, et d’évaluer leur cytotoxicité. Les nanoparticules de polymère conducteur sont des agents idéaux pour la thérapie photothermique, car elles absorbent la lumière dans le proche infrarouge et la convertissent en chaleur pour tuer les cellules cancéreuses. Le principal avantage des agents de photothérapie polymère est qu’ils peuvent être adaptés pour ajuster leurs propriétés d’absorption par une compatibilité et une capacité de ciblage tumoral afin de permettre un traitement localisé efficace et non invasif du cancer.Les polymères que nous utilisons pour la thérapie photothermique peuvent également être utilisés pour des applications d’énergie alternative, des capteurs et de l’électrochromie. Les personnes qui ne connaissent pas cette méthode peuvent avoir des difficultés car la réaction est sensible à l’humidité. Une bonne compréhension des techniques de synthèse airless est essentielle.La démonstration visuelle des tests de culture cellulaire est essentielle car les techniques stériles sont difficiles à maîtriser. Tous les tests de jeu multi-r

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Nous avons développé de nouveaux nanovésicules multifonctionnels appelés porphysomes intrinsèques, qui ont une structure dépendante fluorescence à auto-extinction et de propriétés uniques photothermiques, fonctionnant ainsi comme de puissants agents de thérapie photothermique. Nous avons formulé porphysomes utilisant extrusion à haute pression et étudié leur efficacité de la thérapie photothermique dans un modèle de xénogreffe de tumeur.

Une minute, Photothermal Tumor Ablation-un-Watt Sous Utilisation porphysomes, intrinsèque multifonctions nanovésicules

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Une méthode &#39;Plug and Play&#39; pour créer Nanoassemblies dispersibles dans l&#39;eau contenant un polymère amphiphile, colorants organiques et Upconverting nanoparticules

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Hybrid multifonctionnel Fe<sub&gt; 2</sub&gt; O<sub&gt; 3</sub&gt; -Au Nanoparticules pour Efficient chauffage plasmonique

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Poly magnétique et thermosensible (<em&gt; N</em&gt; Microgels à base de isopropylacrylamide) pour une libération contrôlée magnétiquement déclenchée

Présenté ici est un protocole pour la fabrication de microbulles à coquille de nanoparticules d’oxyde de fer (NSM) par auto-assemblage, synergie magnétique, acoustique et réactivité optique dans une plate-forme nanothérapeutique pour l’hyperthermie magnétique et la thérapie du cancer combinée photothermique.

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Découvrez la synthèse de nanoparticules de polymères conducteurs aux propriétés photothermiques pour la thérapie anticancéreuse. Cette méthode permet d'évaluer leur cytotoxicité et leur potentiel thérapeutique ciblé.

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